组成图示
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传感器类型
电化学发光(ECL)生物传感器
检测对象
目标DNA寡核苷酸（target DNA oligonucleotide），样品基质为缓冲液（0.1 M pH 7.4 PBS含0.1 M KCl和K2S2O8）
检测原理
该传感器以发夹型分子信标（MB）为识别元件，5′端巯基通过Au–S键固定于AuNPs/GCE，3′端氨基位于环内。目标DNA杂交后使MB开环，暴露3′端氨基；戊二醛将该氨基活化，并与PAMAM树枝状大分子表面氨基共价连接，从而将CdS量子点（QDs）–PAMAM纳米复合标记物引入电极界面。在含K2S2O8的pH 7.4 PBS中，阴极扫描使QDs还原为QD•−，并与S2O8^2−的还原产物反应生成激发态，发射ECL。PAMAM高负载QDs提供信号放大，目标DNA浓度越高，电极上连接的QDs–PAMAM标记越多，ECL强度越强，因此信号随被测物浓度增加而增强。
检测灵敏度
LOD: 2.5 aM；线性范围: 5.0 aM–0.1 nM（文中称对数线性范围达7个数量级）；灵敏度: 125 a.u. decade-1；R = 0.9958；G5标记: 灵敏度 80 a.u. decade-1，线性范围 10 aM–1.0 fM
效应效果
该传感器在0.2至-1.7 V连续扫描7次仍保持可接受的ECL稳定性与重复性。对1 fM单碱基错配和三碱基错配DNA的响应明显弱于互补序列，显示良好序列特异性。使用QDs–G4标记时，LOD为2.5 aM，相当于10 μL中约15个DNA分子，较此前ECL DNA检测最低LOD低约20倍，线性范围覆盖7个数量级。QDs–G5标记虽ECL强度略高，但因空间位阻导致灵敏度（80 a.u. decade-1）和线性范围（10 aM–1.0 fM）低于G4（125 a.u. decade-1，5.0 aM–0.1 nM）。作者认为该策略可用于其他生物分子近单分子检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻碳电极（GCE），提供电子转导与ECL检测基底
- 纳米材料修饰层：金纳米粒子（AuNPs）修饰GCE，增强MB固定并加速电子转移
- 识别元件：发夹型分子信标DNA探针（MB），5′端巯基经Au–S键固定，3′端氨基用于后续连接
- 交联活化层：戊二醛（glutaraldehyde），活化MB暴露的氨基并与PAMAM表面氨基共价连接
- 信号标记/放大元件：CdS量子点（QDs）–PAMAM G4/G5树枝状大分子纳米复合材料，作为ECL发射体并高负载QDs放大信号
- ECL共反应剂：过硫酸钾（K2S2O8，S2O8^2-），与QDs自由基反应产生ECL
中文摘要
本文报道了一种用于近单分子DNA检测的超灵敏电化学发光（ECL）生物传感器。将5′端带巯基、3′端带氨基的发夹型分子信标（MB）探针通过Au–S键固定于金纳米粒子（AuNPs）修饰的玻碳电极（GCE）表面。目标DNA与MB杂交后使信标环打开，暴露3′端氨基；该氨基经戊二醛活化后与PAMAM树枝状大分子表面氨基共价连接，从而将CdS量子点（QDs）–PAMAM纳米复合标记物引入电极。在含过硫酸钾（K2S2O8）的缓冲液中，QDs在阴极扫描中被还原为自由基，并与过硫酸根还原产物反应，产生强而稳定的ECL信号。ECL强度随目标DNA浓度增加而增强，线性范围达7个数量级，检出限为2.5 aM，相当于10 μL中约15个DNA分子，实现近单分子检测，并显示良好序列特异性。
英文摘要
An ultrasensitive electrochemiluminescent biosensor was developed for detection of near single DNA molecules with a linear range of 7 orders of magnitude by combining the specific recognition of a molecular beacon with signal amplification of quantum dots-dendrimer nanocomposites.